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Browsing Investigación by browse.metadata.advisor "Abellán Ródenas, Pedro"
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- PublicationOpen AccessEcología evolutiva, biogeografía y conservación de los coleópteros acuáticos en ecosistemas salinos del mediterráneo(2013-09-19) Arribas Blázquez, Paula; Millán Sánchez, Andrés; Velasco García, Josefa; Abellán Ródenas, Pedro; Departamento de Ecología e HidrologíaDebido a la singularidad a múltiples niveles de los ecosistemas salinos del Mediterráneo, éstos constituyen un modelo de estudio muy atractivo para profundizar en la evolución y biogeografía de las especies. Esta tesis explora algunos de los principales procesos y patrones evolutivos y biogeográficos de varios linajes de coleópteros acuáticos que habitan estos ecosistemas, y pretende aportar datos relevantes para la conservación de su biodiversidad. Objetivos Identificar los determinantes de las diferencias en tamaño de rango entre las especies lóticas y leníticas salinas. Evaluar la vulnerabilidad de las especies salinas amenazadas ante el cambio climático. Evaluar y describir la diversidad críptica dentro de los linajes salinos usando una aproximación integradora. Explorar el modo y el marco temporal de la evolución de la tolerancia a la salinidad en un linaje de coleópteros acuáticos. Identificar los determinantes de las distribuciones de las especies acuáticas de agua dulce y salinas a la escala continental. Metodología Esta tesis combina múltiples metodologías, específicamente, i) se obtuvieron secuencias de DNA y se analizaron usando la inferencia filogenética para clarificar la historia evolutiva de las especies; ii) la morfometría fue aplicada a los especímenes para identificar su capacidad de dispersión y similaridad morfológica; iii) la fisiología térmica fue usada para evaluar las tolerancias térmicas de las especies y iv) el modelado ecológico fue empleado para estimar la similaridad de los nichos entre especies, predecir sus distribuciones presentes y futuras e identificar los principales determinantes de éstas. Conclusiones En la diversificación del grupo Enochrus bicolor, ha habido dos cambios en la ocupación de hábitat que han conllevado expansiones en el tamaño del rango de las especies. La selección de la dispersión en los sistemas leníticos, geológicamente más inestables, en lugar de los nichos fundamentales más amplios podría estar detrás de los rangos de distribución mayores de las especies leníticas respecto a las lóticas. Las especies pueden estar afectadas por el cambio climático de maneras muy distintas a pesar de tener similares características ecológicas y biogeográficas. La exploración de los distintos determinantes de la vulnerabilidad de las especies ante el cambio climático podría ser un complemento efectivo para las evaluaciones tradicionales de la vulnerabilidad de las especies. Dentro de E. falcarius, cuatro entidades divergentes fueron identificadas en base a la información molecular, biogeográfica y de nicho climático. Por tanto, cuatro especies han sido delimitadas a pesar de que muestran una similitud morfológica muy alta. Aproximaciones de taxonomía integradora y evaluaciones rápidas de la vulnerabilidad de los linajes en ambientes amenazados y con potencial para albergar diversidad críptica pueden ser una herramienta importante para la conservación de la biodiversidad. Dentro del subgénero Lumetus, la tolerancia a la salinidad ha aparecido múltiples veces, siempre asociada con periodos de aridificación global. La alta correlación de la tolerancia a la salinidad con la aridez de los hábitats en los que las especies se encuentran, así como la posibilidad de transiciones múltiples y directas desde agua dulce a agua salina sugieren que la tolerancia a la salinidad podría estar basada en un mecanismo de co-adaptación desarrollado originalmente para la resistencia a la sequía. Para algunos de los linajes de los ambientes acuáticos de Europa y del Norte de África, la litología puede ser uno de los mayores determinantes de su distribución a amplia escala. Las diferencias en la disponibilidad de hábitat mediadas por la litología podrían actuar sinérgicamente con las limitaciones dispersivas para crear los diferentes patrones de distribución de las especies lóticas y leníticas. La capacidad de seguimiento de cambio climático por parte de la biota acuática podría ser menor de lo anteriormente propuesto, especialmente para las especies lóticas salinas. Due to the singularity of Mediterranean inland saline waters at multiple levels, they constitute an interesting system for further exploration of evolution and ecology of species. This thesis aims to explore some of the main evolutionary and biogeographical processes and patterns of several lineages of water beetles inhabiting these ecosystems. This information aims to contribute to a better understanding of the determinants and mechanisms of species diversification and persistence in these stressful systems and to provide relevant data for the conservation of their biodiversity. Objectives Identify the drivers promoting the contrasting range size between lotic and lentic saline species. Assess the vulnerability of threatened saline species facing climate change. Evaluate and describe cryptic diversity within saline lineages using an integrative approach. Explore the mode and tempo of the evolution of salinity tolerance in water beetle lineage. Identify the determinants of freshwater and saline species distributions at the continental scale. Methodology This thesis combines multiple approaches and methodologies from different disciplines; specifically, i) DNA sequences were obtained from specimens and analysed using phylogenetic inference to clarify species evolutionary history; ii) morfometry was applied in wings, body and pronotum of specimens to identify their dispersal capacity and morfological similarity; iii) thermal physiology was used to evaluate species thermal tolerances and iv) ecological modelling was employed to estimate niche similarity between species, identify main determinants of species distributions and predict their present and future distributions. Conclusions In the diversification of the Enochrus bicolor species group there were two shifts in habitat utilization, which have been accompanied by marked expansions in geographical range size. Selection for dispersal in geologically short-lived lentic systems, rather than broader fundamental niche, could drive the evolution of larger range sizes in lentic taxa compared to those of their lotic relatives. Species may be affected by climatic warming in very different ways, despite having broadly similar ecological and biogeographical traits. The exploration of the different drivers of species vulnerability to climatic warming could be an effective complement to traditional species vulnerability assessments, and could aid the development of more effective conservation strategies in the face of global warming. Within Enochrus falcarius, previously identified as a single species inhabiting saline streams, four divergent entities were identified on the basis of molecular, biogeographical and niche information. Consequently, four species were delimited despite the fact that they showed high morphological similarity. Integrative taxonomy approaches and rapid vulnerability assessments could become a fundamental tool for biodiversity conservation if applied to lineages from threatened habitats with the potential to comprise cryptic diversity. Within the subgenus Lumetus, salinity tolerance appeared multiple times, always associated with periods of global aridification.. The strong correlation of salinity tolerance with the aridity of the habitats in which species are found, and the possibility of multiple and direct transitions from freshwater to saline suggest that tolerance to salinity may be based on a co-opted mechanism developed originally for drought resistance. For some of the main lineages inhabiting European and North African inland waters, lithology can be a major determinant of their broad-scale distributions. Differences in habitat availability mediated by lithology could work synergistically with dispersal limitation to create the contrasting large-scale patterns of lotic and lentic species distribution. The scope for aquatic biota to track a changing climate may be lower than previously proposed, especially for saline lotic species.
- PublicationEmbargoEcology and phylogeography of supratidal rockpool beetles(Universidad de Murcia, 2024-11-04) García Meseguer, Antonio José; Velasco García, Josefa; Millán Sánchez, Andrés; Abellán Ródenas, Pedro; Escuela Internacional de DoctoradoComprender cómo los factores bióticos, abióticos e históricos interactúan para configurar la distribución de las especies es un tema central en ecología y evolución, con implicaciones significativas para la conservación de la biodiversidad. Los hábitats costeros, ecotonos afectados por condiciones marinas y terrestres, incluyen las pozas supralitorales, que son ambientes dinámicos y fragmentados, impredecibles en cuanto a cantidad de agua, temperatura y salinidad, y que sostienen una comunidad de organismos pobre en especies, pero singulares y fuertemente adaptados. El género de escarabajos Ochthebius, uno de los pocos linajes de insectos acuáticos capaces de vivir estos ambientes, es un buen modelo para estudiar los procesos ecológicos y evolutivos en estos hábitats. La presente tesis tiene como objetivo determinar los patrones espaciales en la estructura genética poblacional de tres especies de Ochthebius (O. lejolsii, O. subinteger y O. quadricollis) que habitan las pozas supralitorales de la costa mediterránea ibérica, y caracterizar su nicho ecológico y sus patrones de coexistencia. Además, la tesis identifica los factores abióticos que permiten su coexistencia en un hábitat tan extremo e intenta desentrañar los factores que determinan sus patrones de diversidad genética y estructura poblacional. En el capítulo 1, se analizan los patrones de ocurrencia espacio-temporal de O. lejolisii y O. quadricollis y se comparan los nichos ambientales de adultos y larvas, determinando las variables ambientales que impulsan sus patrones de distribución y abundancia. Los resultados obtenidos muestran correlaciones negativas entre sus abundancias, sugiriendo una segregación espacio-temporal basada en diferentes respuestas ambientales. Se detectaron diferencias interespecíficas sutiles de nicho, mayores en larvas que en adultos, principalmente relacionadas con el hidroperiodo de la poza. Fluctuaciones en la idoneidad del hábitat y el gradiente de proximidad al mar favorecen la coexistencia. En el capítulo 2 se explora el papel potencial de las corrientes y frentes oceánicos en la formación de la estructura genética las tres especies en el Mediterráneo occidental, combinando genética de poblaciones y modelización biofísica. Los resultados muestran que las corrientes oceánicas influyen en la estructura genética de las mismas, con el modelo biofísico basado en corrientes y frentes oceánicos prediciendo mejor la estructura genética observada que el simple aislamiento por distancia. Discontinuidades genéticas en el Canal de Ibiza y la interfaz entre los giros del Mar de Alborán sugieren que estas características oceánicas actúan como barreras significativas para la dispersión de estos organismos costeros no marinos. En el capítulo 3 se desarrollan y caracterizan loci de marcadores microsatélites (SSR) para estas especies mediante secuenciación de alto rendimiento de nueva generación (NGS) para facilitar la identificación de poblaciones y estudios de estructura genética, válidos para las tres especies de Ochthebius que coexisten en el Mediterráneo ibérico. Finalmente, en el capítulo 4 se estudia la diversidad genética y la estructura poblacional de estas especies utilizando microsatélites como marcadores moleculares, con el fin de dilucidar la conectividad poblacional y discernir los factores subyacentes que moldean sus patrones de diferenciación genética poblacional. Los resultados revelaron una baja diversidad genética y una alta conectividad y flujo genético entre las poblaciones de estas especies, probablemente debido a mecanismos de dispersión pasiva. Ochthebius quadricollis fue la única que presentó una estructura genética marcada, con una discontinuidad genética significativa en la interfaz de los giros de Alborán y un aislamiento por distancia sin influencia significativa de los factores ambientales explorados. En conjunto, los resultados representan una importante contribución al conocimiento de los factores que permiten la coexistencia y determinan la estructura genética en organismos de las pozas supralitorales, integrando estudios ecológicos y filogeografía, y ayudando a comprender sus patrones de distribución y variación genética, reflejo de su historia evolutiva, preferencias de microhábitat y mecanismos de dispersión.
- PublicationOpen AccessRetos para la conservación de los macroinvertebrados acuáticos y sus hábitats en la Península Ibérica = Challenges for the conservation of aquatic macroinvertebrates and their habitats in the Iberian Peninsula(2015-02-05) Guareschi, Simone; Millán Sánchez, Andrés; Velasco García, Josefa; Abellán Ródenas, Pedro; Facultad de BiologíaEsta tesis aborda diferentes retos relacionados con la conservación de la biodiversidad acuática en la península ibérica utilizando los macroinvertebrados acuáticos como sistema modelo. Esta información pretende contribuir a un mejor conocimiento de los factores que determinan y amenazan la biodiversidad de macroinvertebrados acuáticos así como proporcionar herramientas útiles para su conservación. Los Capítulos 1 y 2 se centran en la búsqueda y evaluación de posibles sustitutos o indicadores de biodiversidad en ecosistemas acuáticos, mientras que el capítulo 3 está dedicado a testar la eficacia de las redes de áreas protegidas en la representación de la biodiversidad de macroinvertebrados. En el capítulo 4, a partir de nuevos registros de un insecto acuático invasor detectado a lo largo de la península ibérica, se proporcionan mapas globales de distribución potencial considerando que la prevención de invasiones biológicas es la estrategia más efectiva para evitar problemas de conservación y nuevas expansiones. El Capítulo 1 revela que los parques nacionales de montaña en España contienen un porcentaje importante de la biodiversidad ibérica con respecto a las familias de macroinvertebrados. La riqueza de familias de Coleoptera muestra la correlación más alta con los otros grupos taxonómicos y puede ser propuesta como un sustituto/indicador de la biodiversidad de macroinvertebrados en las zonas montañosas bien conservadas. Tal indicador taxonómico podría complementarse con el uso de la riqueza de familias de Odonata en ambientes estancados. El Capítulo 2 presenta una evaluación del funcionamiento de un grupo carismático (aves acuáticas) como sustituto de la biodiversidad de macroinvertebrados en humedales. Los resultados muestran una concordancia limitada entre la composición de la comunidad de aves acuáticas y macroinvertebrados, así como correlación no significativa o negativa entre las métricas de riqueza taxonómica. Ambos grupos muestran diferentes respuestas a gradientes ambientales, y por lo tanto las aves acuáticas se pueden considerar malos indicadores de la biodiversidad acuática en estos ecosistemas. El Capítulo 3 proporciona el primer intento de evaluar la efectividad de las redes de áreas protegidas en la representación de los componentes alfa, beta y gamma de la diversidad tanto taxonómica como funcional de macroinvertebrados a diferentes escalas espaciales. Los resultados muestran un funcionamiento de las áreas protegidas marcadamente diferente en el mantenimiento de la diversidad taxonómica y funcional de macroinverebrados, y apuntan a un sesgo en la representación de determinados hábitats acuáticos dentro de las redes de reservas. Tal desajuste llama a la prudencia en cuanto al uso de cualquier componente de una diversidad como un sustituto para los demás, y hace hincapié en la importancia de adoptar un enfoque integral para la conservación de la biodiversidad en los ecosistemas acuáticos. El último capítulo se centra en Trichocorixa verticalis verticalis (Corixidae, Hemiptera), una de las pocas especies de insectos acuáticos consideradas como exóticas, y para la que se han detectado nuevos registros de poblaciones importantes en numerosos humedales Ramsar en Andalucía (suroeste de España). Los mapas predictivos de distribución potencial obtenidos sugieren que este coríxido puede extenderse mucho más allá de su área de distribución actual y encontrar condiciones habitables en áreas templadas a lo largo de una amplia gama de latitudes. Además, al considerar un escenario climático futuro, el área de idoneidad muestra cambios limitados en comparación con la distribución potencial actual. Los resultados permiten la detección de zonas de contacto entre áreas actualmente colonizadas y áreas potenciales de invasión, así como zonas con alto nivel de idoneidad que coinciden con áreas reconocidas como puntos calientes de biodiversidad a nivel mundial. La combinación de estos resultados entronca con algunos de los retos claves para la conservación de la biodiversidad de macroinvertebrados acuáticos (indicadores de biodiversidad, eficacia de las áreas protegidas y potenciales amenazas a la biodiversidad) y proporciona información útil acerca de temas claves para gestores y biólogos de la conservación. Abstract This thesis addresses different challenges related to the conservation of freshwater biodiversity in the Iberian Peninsula using aquatic macroinvertebrates as a model system. This information will contribute to a better understanding of the determinants that affect and threat aquatic macroinvertebrate biodiversity and, aims to provide insights for use in nature conservation policies. Chapters 1 and 2 focus on the assessment of potential biodiversity surrogates in aquatic ecosystems, while Chapter 3 is dedicated on the effectiveness of protected areas networks in representing freshwater diversity. In Chapter 4, starting from new records of an alien aquatic insect detected in the Iberian Peninsula, global potential distribution maps for this species are produced since the prevention of biological invasions is the most cost-effective way to avoid problems related with nature conservation. Chapter 1 reveals that mountainous national parks in Spain contain a large percentage of the overall Iberian biodiversity with respect to aquatic macroinvertebrates at family level. Coleoptera family richness displays the highest correlation with the other taxonomic groups and remaining richness values and may be used as a macroinvertebrate biodiversity surrogate in well preserved mountainous areas. Such a taxonomic indicator could be complemented by the use of Odonata family richness in case of standing waters. Chapter 2 assesses the performance of a charismatic group (waterbirds) as surrogate of macroinvertebrates biodiversity in wetlands. The results show limited concordance between the community composition of waterbirds and macroinvertebrates, and negligible or negative correlations between the metrics of their taxonomic richness. Contrasting responses to environmental gradients were detected and waterbirds can therefore be considered poor indicators of aquatic biodiversity in these ecosystems. Chapter 3 provides the first attempt at assessing the effectiveness of protected areas in representing alpha, beta and gamma components of taxonomic and functional macroinvertebrate diversity at different spatial scales. The main findings highlight the contrasting performance of reserve systems in the maintenance of taxonomic and functional freshwater diversity, and point to a bias in environmental representation within protected area networks. Importantly, this mismatch means that caution should be exercised when using any one diversity component as a surrogate for others, and emphasizes the importance of adopting an integrative approach to biodiversity conservation in aquatic ecosystems. The last chapter focuses on Trichocorixa verticalis verticalis (Corixidae, Hemiptera), one of the few exclusively aquatic insects that can be considered as an alien species, and for which large populations have been newly recorded in numerous Ramsar wetlands in Andalusia (south-west Spain). The predictive maps obtained of current potential distribution suggest that this corixid may expand well beyond its current range and find inhabitable conditions in temperate areas across a wide range of latitudes. When considering a future climatic scenario, the suitability area showed only limited changes compared with the current potential distribution. The results allow the detection of potential contact zones among currently colonized areas and potential areas of invasion, as well as zones with a high level of suitability overlapping areas recognized as global biodiversity hotspots. These results, taken as a whole, point to some of the main challenges for the conservation of aquatic macroinvertebrate biodiversity (biodiversity surrogates, reserve performance and biodiversity threats) and provide useful information about important topics that concern protected area managers and conservationists.